樓道中智能化照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)
出處:樸星宇 金永鎬 發(fā)布于:2011-08-25 11:17:41
1 系統(tǒng)總體框圖
本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),由主機(jī)系統(tǒng)和分機(jī)系統(tǒng)組成。主機(jī)系統(tǒng),即終端監(jiān)視控制系統(tǒng),主要由顯示部分、控制部分、通信部分、電源部分構(gòu)成。分機(jī)系統(tǒng),即各個(gè)照明單元,主要由燈具自檢部分,人體檢測(cè)部分,亮度控制部分,電源部分及燈組件構(gòu)成。整體框圖如圖1和圖2所示。

2 主機(jī)部分設(shè)計(jì)
2.1 主機(jī)整體電路及工作原理
采用直流400 V母線的供電方式,即輸入的220 V交流電壓先進(jìn)入APFC方式整流濾波電路輸出直流電,再通過(guò)直流母線連到各個(gè)照明單元中的DC/DC電子降壓器,輸出滿足驅(qū)動(dòng)大功率射燈及LED燈組需要的直流電壓。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用一臺(tái)高效率的APFC電路對(duì)交流220 V電壓進(jìn)行整流后獲得約400 V直流電壓,因此,在N個(gè)照明單元組成的照明系統(tǒng)中只存在1個(gè)APFC電路工作頻率,減少了電磁干擾。由于母線上傳輸?shù)氖侵绷麟娏?,因此線路上只存在電阻損耗,克服了線路電感上的壓降,可長(zhǎng)距離傳送電能。
控制部分單片機(jī)C51及相關(guān)外圍電路構(gòu)成。16字×2行的HD44780LCD作為顯示器與51相連,實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)。當(dāng)某照明單元出現(xiàn)故障時(shí),通過(guò)蜂鳴器發(fā)出警報(bào),提示工作人員。DS1302及相關(guān)外圍電路構(gòu)成外部定時(shí)電路,優(yōu)點(diǎn)是DS1302有兩個(gè)供電方式,當(dāng)使用環(huán)境中有電時(shí),通過(guò)系統(tǒng)電源獲得電能。設(shè)施停電時(shí),則通過(guò)1 000μF的低壓大電容供電,且該芯片功耗低,足以滿足該芯片正常工作約72 h,這樣就保證了系統(tǒng)不用在每次停電來(lái)電后都要重置時(shí)間。主機(jī)整體電路如圖3所示。

2.2 APFC整流濾波器
利用L6561芯片設(shè)計(jì)的高頻主電源如圖4所示。L6561是ST公司生產(chǎn)的有源功率因數(shù)校正專用芯片,能方便的構(gòu)成寬電壓輸入(AC 85~265 V),低諧波含量的PFC電源,能直接驅(qū)動(dòng)IGBT管,且集成了各種保護(hù)功能。

3 分機(jī)(照明單元)部分的設(shè)計(jì)
3.1 分機(jī)主體部分的設(shè)計(jì)
分機(jī)部分采用以MK7A23P/14P系列單片機(jī)為控制,該單片機(jī)具有較強(qiáng)的抗干擾能力,內(nèi)含RC振蕩器、看門(mén)狗及復(fù)位電路,與MCS51系列單片機(jī)相比,省去了很多外圍元件,并且內(nèi)有1 kB OTP方式的ROM,非常適合于各種控制器。
該部分通過(guò)電力線載波與主機(jī)進(jìn)行通信,從主機(jī)獲得調(diào)亮控制指令控制燈具的亮度或上傳燈具自檢結(jié)果及燈具工作狀態(tài)等信息。通過(guò)熱釋紅外人體檢測(cè)部分實(shí)時(shí)的檢測(cè)人體活動(dòng),進(jìn)而控制經(jīng)過(guò)電子變壓器降壓后的燈組工作狀態(tài)。通過(guò)SB15型電流檢測(cè)器將燈具的工作狀態(tài)傳送到MK7A23P/14P,當(dāng)燈具工作時(shí),即有電流,反之則無(wú)。分機(jī)主體電路如圖5所示。
3.2 熱釋紅外人體檢測(cè)控制部分的設(shè)計(jì)
人體檢測(cè)模塊由熱釋紅外檢測(cè)元件RE200B、紅外熱釋電處理芯片BISS0001以及相關(guān)外圍器件構(gòu)成。RE200B是接收人體發(fā)出紅外線的元件,是整個(gè)電路的信號(hào)接收部分。
人體檢測(cè)模塊整體設(shè)計(jì)如圖6所示。Q5為光敏三極管,用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí),若環(huán)境較明亮,三極管會(huì)導(dǎo)通,使9腳的輸入保持為低電平,從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。

SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān),當(dāng)SW1與1端連通時(shí),芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)SW1與2端連通時(shí),芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出信號(hào)Vo進(jìn)入單片機(jī)MK7A23P/14P中進(jìn)行控制。當(dāng)檢測(cè)有人時(shí)Vo輸出高點(diǎn)平,此時(shí)MK7A23P/14P的13口將輸出高電平,9口輸出低電平,則Q1導(dǎo)通,Q4關(guān)閉。
4 結(jié)束語(yǔ)
照明耗電在各國(guó)總發(fā)電量中占有很大的比例,對(duì)一些照明時(shí)間較長(zhǎng)、照明場(chǎng)所較多的機(jī)構(gòu),其照明耗電約占本單位所有耗電的40%。
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